Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

разитной емкости. В результате удается повысить быстродействие схемы.

2.19.1. Технология типа «кремний-на-диэлектрике». Сравнительно недавно разработанный метод создания схем с диэлектрической изоляцией - это технология типа «кремний-на-диэлектрике» (КНД), с помощью которой удается наносить тонкий слой монокристаллического кремния на пленку SiOj, термически выращенную на поверхности кремниевой подложки. Л1етодом фотолитографии формируются островки или полоски окисла, а затем на пластину наносится тонкий слой кремния путем химического осаждения из газовой фазы. Там, где кремний осаждается на окисел, растет поликристаллический слой, а непосредственно на поверхности кремниевой подложки формируется монокристаллическая пленка. Осажденный слой кремния подвергается направленной рекристаллизации с помощью сканирования лазерным или электронным лучом или полосковым резистивным нагревателем. При рекристаллизации тех участков пленки, которые находятся в непосредственном контакте с кремниевой подложкой, последняя играет роль «затравочной» поверхности. По мере перемещения зоны нагрева рост кристалла распространяется от затравочного участка на участок кремниевой пленки, лежащий поверх окисла. В результате получается полностью монокристаллический слой кремния.

Родственный метод - это так называемый метод горизонтального эпитаксиального заращивания. Так же как и в КИД-техно-логии, сначала производится фотолитографическая обработка оксидного слоя, термически выращенного на поверхности кремниевой пластины, с тем чтобы получить островки или полоски окисла. Затем выполняется несколько тщательно контролируемых циклов химического осаждения кремния из газовой фазы и последующего газового травления. При газовом травлении происходит преимущественное удаление поликристаллического кремния, осаждающегося поверх SiOa, так что в конечном итоге получается рисунок из участков монокристаллической пленки, выращенных на свободной от окисла поверхности кремния. При дальнейшем выполнении циклов осаждения/травления монокристаллические островки кремния начинают разрастаться в горизонтальном направлении, noj крывая прилегающий окисел, а поскольку поликристаллический кремний все время удаляется с окисла газовым травлением, в конце концов формируется непрерывная монокристаллическая пленка. Участки этой пленки, лежащие поверх окисла, по существу являются гетероэпитаксиальными, однако подвижность и время жизни неосновных носителей в них не хуже, чем в гомоэпитак-сиальных слоях, так что они с успехом могут быть использованы для изготовления высококачественных полевых и биполярных транзисторов.



2.20. Изопланарная технология и другие технолологические варианты

На рис. 2.60 показана структура изопланарной ИС. Она изготовляется методом локального окисления кремния (LOCOS), о котором говорилось выше. Этот метод позволяет получать островки кремния «-типа, разделенные заполненными окислом изолирующими канавками. Однако такую структуру нельзя назвать ИС с диэлектрической изоляцией, поскольку между каждым островком /г-типа и общей р-подложкой существует р/г-переход. И все же


Термичесш „ Выра/мент/й SvOj

Рис. 2.60. Структура ИС, изготовленной по изопланарной технологии с применением метода локального окисления кремния (LOCOS).

заполненные окислом канавки играют важную роль: заменив ими изолирующие р+-области, удается снизить емкость коллектор - подложка и повысить напряжение пробоя изолирующего р/г-перехода. Главное преимущество изопланарной технологии - повышение плотности упаковки, которое достигается благодаря тому, что эмиттерные /г+- и базовые р+-области могут непосредственно контактировать с изолирующими участками окисла, как это Видно па рис. 2.60.

2.20.1. Изоляция с помоиью двойной диффузии. В обычных ИС с изолирующими р/1-переходами глубина разделительной р+-диф-Фузии должна быть достаточно велика, с тем чтобы разделительная область проходила сквозь эпитаксиальный /г-слой и достигала Р-подложки. При такой большой глубине диффузии происходит также значительная боковая диффузия под края окна, так что разделительная р+-область оказывается довольно широкой и занимает на кристалле значительную площадь. При толщине эпитаксиального слоя 10 мкм и ширине окна 10 мкм суммарная ширина р+-области составляет от 30 до 50 мкм.

Структура, показанная на рис. 2.61, позволяет уменьшить пло-"адь, занимаемую разделительной диффузионной областью. Перед



осаждением эпитаксиального л-слоя в р-подложку проводится не только диффузия «"-(БЬ) для создания скрытого л*-слоя, но также и диффузия р-(В) для получения скрытой п- области. При последующем эпнтаксиальном осаждении и проведении высокотемпературных процессов Диффузии и окисления происходит обратная диффузия примесей из скрытых п+- и р+-областей в эпитаксиальный слой. Глубина обычной разделительной р+-диффузии может быть теперь уменьшена: даже если эта диффузия пройдет менее чем на половину толщины эпитаксиального слоя, верхняя

Разделитель п ная р* duipifysaH


снрытрга 0и1ргрузирнирга р- слая

Рис. 2.61. Изоляция методом двойной диффузии.

р+-область сольется с нижней, образовавшейся в результате обратной диффузии примеси из подложки, и изоляция л-областей будет полной. Описанная технология позволяет значительно уменьшить площадь, занимаемую изолирующими р+-областями, но она требует дополнительных технологических операций, в том числе весьма критичной операции сов.мещения окон для верхней Р"-диффузии со скрытыми р-областями.

2.20.2. Изоляция с помощью коллекторной диффузии. Весьма эффективный способ повышения плотности упаковки ИС состоит в том, чтобы взамен разделительной р--диффузии использовать коллекторную изолирующую диффузию (рис. 2.62). На р-под-ложке, как обычно, создается скрытый диффузионный п+-слой, но сверху осаждается очень тонкий (-2 мкм) слой р-типа. Затем проводится /г+-диффузия, глубина которой выбирается таким образом, чтобы верхняя п-область слилась с нижней, образовавшейся в результате обратной диффузии примеси из подложки. Верхняя л+-диффузия выполняет две функции: обеспечивает изоляцию транзисторных структур и создает глубокую приконтакт-ную область, снижающую последовательное сопротивление коллектора. Изоляция транзисторов друг от друга осуществляется е помощью обратносмещенных р/г-переходов, образовавшихся между диффузионной /г-областью и эпитаксиальным р-слоем.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 [ 45 ] 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193